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自动化制造单元单抓钩调度问题研究

作　者: 赵秋乐
导　师: 熊红云
学　校: 中南大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 自动化制造单元 抓钩调度 混合遗传算法 局部搜索 最小工件集 启发式算法
分类号: TP301.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


生产调度问题一直是近年来的研究热点,生产调度效率的提高有利于制造业整体水平的提升。随着先进自动化制造技术的快速发展,基于计算机控制的物料搬运装置的自动化制造单元被广泛应用。自动化制造单元除了需要考虑工件排序外,还需要合理调度搬运装置的作业,比经典的调度问题要复杂得多。本文以印刷电路板电镀生产线为研究对象,对自动化制造单元单抓钩调度问题进行了研究。根据印刷电路板电镀生产线的特点,提出一种单抓钩周期性调度问题的改进混合遗传算法。针对遗传算法在搜索抓钩搬运顺序时收敛速度较慢、易陷入局部最优解的问题,在遗传算法中中加入最优保存策略,并将局部搜索和遗传算法相结合,提高了遗传算法的求解性能。仿真实验结果证明了这种方法的有效性,很好地解决了单抓钩周期性调度问题。对单抓钩混流生产调度问题,考虑到多种类型工件生产模式中均衡生产的重要性,提出一种基于最小工件集分解的启发式算法。对于最小工件集内抓钩搬运作业顺序的优化,提出一种启发式遗传算法,在种群初始化时加入启发式规则,并在遗传算法中加入基于作业顺序规则的邻域搜索。通过实例对启发式遗传算法进行仿真,并通过对比说明采用最小工件集的启发式算法可以很好地解决单抓钩混流生产调度问题。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
1 绪论  9-19
  1.1 引言  9-10
  1.2 自动化制造单元调度问题描述和分类  10-13
    1.2.1 自动化制造单元描述  10-11
    1.2.2 自动化制造单元调度问题分类  11-13
  1.3 自动化制造单元抓钩调度问题研究与应用现状  13-17
    1.3.1 抓钩调度的研究现状  13-15
    1.3.2 抓钩调度的应用状况  15-17
  1.4 选题背景与意义  17-18
  1.5 论文的主要研究内容及章节安排  18-19
2 自动化制造单元调度问题分析与建模  19-31
  2.1 印刷电路板电镀生产线介绍与问题分析  19-21
    2.1.1 印刷电路板电镀生产工艺介绍  19-20
    2.1.2 生产线调度所要研究的问题  20-21
  2.2 印刷电路板电镀生产线调度模型  21-30
    2.2.1 PHILLIPS模型及其改进  22-26
    2.2.2 改进的混合整数规划模型以及多重槽模型  26-30
  2.3 本章小结  30-31
3 基于改进混合遗传算法的单抓钩周期性调度  31-51
  3.1 单抓钩周期问题求解  31-34
    3.1.1 单抓钩周期性问题  31-32
    3.1.2 多重处理槽问题  32-34
  3.2 给定搬运作业顺序的线性规划模型  34-36
  3.3 遗传算法及遗传算法的改进  36-37
    3.3.1 遗传算法介绍  36-37
    3.3.2 遗传算法改进的必要性  37
  3.4 改进的混合遗传算法求解  37-50
    3.4.1 种群染色体编码方式  37-39
    3.4.2 启发式种群初始化  39-41
    3.4.3 适应度函数评估与最优保存策略  41-42
    3.4.4 遗传操作  42-44
    3.4.5 局部邻域搜索  44-45
    3.4.6 改进的混合遗传算法求解步骤  45-46
    3.4.7 仿真验证与分析  46-50
  3.5 本章小结  50-51
4 单抓钩混流生产调度问题研究  51-65
  4.1 单抓钩混流调度问题分析  51
  4.2 单抓钩混流调度问题现有解法分析  51-52
  4.3 单抓钩混流调度问题的启发式算法  52-55
    4.3.1 启发式算法思路  52-54
    4.3.2 流生产调度问题建模  54-55
  4.4 混流生产调度的启发式遗传算法  55-63
    4.4.1 基于启发式规则的初始种群  56-57
    4.4.2 适应度函数与选择操作  57
    4.4.3 基于作业顺序规则的邻域搜索  57-58
    4.4.4 两阶段交叉和变异操作  58-60
    4.4.5 启发式遗传算法求解流程  60-61
    4.4.6 求解实例  61-63
  4.5 本章小结  63-65
5 总结与展望  65-67
  5.1 论文总结  65
  5.2 工作展望  65-67
参考文献  67-72
攻读学位期间主要的研究成果目录  72-73
致谢  73

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 一般性问题 > 理论、方法 > 算法理论
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